Problema amalosis Energia

EJERCICIOS DE BALANCE DE ENERGIA (Resuelva 8 problemas en equipo)

P1. La superficie libre del agua en un pozo está a 20 m abajo del nivel del suelo. El agua se va a bombear de forma permanente hasta una altura sobre el nivel del suelo de 30 m. Desprecie cualquier transferencia de calor, cambios en la energía cinética y efectos friccionantes. Determine la entrada de potencia a la bomba requerida para un flujo permanente de agua a una relación de 1.5 m3/min. Resp. 12.3 kW

P2. Un generador de vapor recibe agua a 12.5 MPa y 30 °C (entalpia = 125.79 kJ/kg) y produce 100 kg/s de vapor a 12.5 MPa y 720 °C (entalpía = 3455.68 kJ7kg). Calcule la razón de calor agregado

P3. Vapor a 5 MPa y 500 ºC (entalpía = 3433.8 kJ/kg) entra en forma permanente a una tobera con una velocidad de 80 m/s y sale a 2 MPa y 400 ºC (entalpía = 3247.6 kJ/kg). El área de entrada a la tobera es de 50 cm² y se pierde calor a una relación de 90 kJ/s. Determine a) la relación de flujo de masa del vapor b) la velocidad de salida del vapor y c) el área de salida de la tobera. Resp. a) 5.83 kg/s, b) 589.83 m/s y c) 1.5x10-3 m2.

P4. Un sistema de aire condicionado requiere que el flujo de aire en el conducto principal sea de una tasa de 180 m³/min. La velocidad promedio del aire en el conducto circular no debe de exceder de los 10 m/s a fin de evitar una vibración excesiva y caídas de presión. Suponiendo que el ventilador convierte 70% de la energía eléctrica en energía cinética del aire, determine el tamaño del motor eléctrico necesario para hacer funcionar el ventilador y el diámetro del conducto principal. Tome la densidad del aire como 1.20 kg/m³. Resp. 0.257 kW y 61.8 cm.

P5. En un compresor se comprime refrigerante 134a desde el estado de vapor saturado a 0.12 MPa (entalpía = 21.32 kJ/kg) a 1.2 MPa y 70 °C (entalpía = 298.96 kJ/kg) a una razón de 0.108 kg/s. El refrigerante se enfría a una razón de 1.3 kJ/s durante la compresión. Determine la potencia de entrada al compresor

P6. Un ingeniero está considerando desarrollar una pequeña turbina de viento (D = 1.0 m) para aplicaciones caseras. La velocidad del viento para el diseño es de 15 mph a T = 50 ºF y presión de 0.9 bar. La eficiencia de la turbina es del 20%. Determine la potencia en watts que puede producir la turbina.

P7. Se utiliza un compresor para suministrar aire a alta presión para un túnel de viento supersónico. La entalpía del aire es de 300 kJ/kg a la entrada y 500 kJ/kg a la salida del compresor. La velocidad de salida es de 200 m/s y la velocidad de entrada es insignificante. El flujo másico por el compresor es de 1.5 kg/s. El sistema es adiabático. Determine la potencia necesaria para operar el compresor

P8. Una caldera (generador de vapor) produce

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